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国内外固定源废气中的汞采样检测方法探讨

2018/1/19 14:10:33  来源:汞污染防治工程技术中心  我要投稿

目前,国内外关于固定污染源废气中汞的采样主要分为离线测试法(手动采样分析法)和在线测试法(在线采样分析法)。检测方法一般用冷原子吸收分光光度法和原子荧光分光光度法。

采样法

离线测试法

干式吸附剂法

EPAmethod30B法-国外

又称活性炭管吸附管法。先用固体活性炭吸附采样,再解吸(消解或直接燃烧)进行浓度分析。吸附管由两部分组成,一段用于吸附绝大部分气态汞,二段备用用于吸附穿透的气态汞。操作方便、成本适中、精度较高,不需任何化学试剂和气体,且不产生任何化学废弃物;测量结果比30A法准确。适合气态总汞质量浓度(干气)0.1-50ug/Nm的含汞烟气。

40CFRPart75AppendixK法-国外

也是一种干式吸附法,同30B法的主要区别在吸附管的组成不同。其吸附管由三段组成,两段与EPAMethod30B法的作用基本相同,三段用于确定气态总汞的回收率。

下图是典型干式吸附剂法采样分析系统。包括吸附管、探枪、干燥冷却装置、真空表、累计流量计、转子流量计等。采样时,将吸附管固定在探枪上,接插入烟气流中,烟气进入累计流量计前,通过冷却干燥装置将烟气中水分去除。根据转子流量计的读数调节烟气流量,而实现等速采样。采集数据(温度、压力、流量等)通过数据记录器输入计算机进行处理。

滤筒采样法-国内

以玻璃/石英纤维滤筒作为收集材料,通过等速采样,将颗粒物从固定污染源中抽取到滤筒中。国内环保检测一般使用,该方法检测的是颗粒态汞,适用于任何烟尘浓度(尤其高浓度)下的汞检测,若烟尘浓度较低,则延长采样时间以得到足够的样品。

湿式化学法

美国安大略法

该方法要求等速采样。烟气通过采样探头进入过滤器系统,过滤系统(保持温度120℃或与采样点同温度)将颗粒态汞捕集下来。随后进入一系列在冰浴中的冲击瓶捕集各种形态汞。可测量元素汞、氧化态汞、颗粒态汞、总汞。检测浓度范围0.05~100ug/Nm,确保采样体积在1~2.5Nm。该法测量范围大,灵敏度高。但是取样测试操作流程复杂,采样时间长;溶液有挥发性,产生后续污染;结果准确性受烟气浓度、仪器设备等影响;分析成本较高。采样系统图如下图所示。

美国EPA-Method29法

借鉴安大略法。同安大略法不同之处主要在于试剂瓶组的组配不同。它有2个抗冲击瓶。可测各形态汞和颗粒态汞。

英国BSEN13211法

借鉴安大略法。用石英纤维滤纸捕集固态颗粒汞,加两个试剂瓶收集气态二价汞和单质汞。经消解后,测得的是样品中痕量汞。无法测得单质汞和二价汞的各自含量。

国内-冲击瓶采样法

该方法采用高锰酸钾-硫酸溶液作为吸收液,捕集到的气态汞全部被氧化为二价汞,将离子态汞用氯化亚锡还原为原子态汞。此测量结果为气态总汞。

在线测试法

30A法连续在线检测法

虽然安大略(OHM)法在检测烟气中的汞含量时,是一种很有效的分析方法,然而这种方法的取样时间相对比较长,并且在取样后还需要对样品进行复原和消解,检测需要时间较长,且检测过程比较复杂。汞在线连续检测技术能够完成单质汞和离子汞的实时在线连续检测。

该技术的核心就是应用纯金捕集剂来捕集汞,然后再对其进行加热,再利用氩气作为载气来携带汞蒸气经过原子荧光发射器,当汞蒸气被254um波长的荧光照射后就使其释放出荧光光谱,荧光光谱的强弱与汞蒸气的含量成正比,通过检测荧光光谱的强度,并将光信号转换成电信号,此电信号经过仪器仪表的放大电路放大后经过处理后就可计算出所对应的汞的浓度。

在线检测技术采样分析系统一般由采样装置、测试装置、数据采集与处理装置组成。关于在线采样,目前没有可溯源的标准气体用于系统的校准。我们可用安大略法校核在线采样分析系统。

汞检测的分析方法

冷原子吸收分光光度法(CVAAS)

利用汞原子蒸气对253.7nm的紫外光有选择性吸收。即在一定的检测范围内,吸光度和浓度成正比。该方法可用于ppb级汞的分析。如高频塞曼效应汞分析仪RA-915M采用高频调制偏振光的塞曼原子吸收光谱,其主机(测空气试样)检出线为2ng/m³。

原子荧光分光光度法(CVAFS)

利用荧光谱线的波长和强度进行汞的定性定量分析。样品溶液中的汞被硼氢化钾还原成单质汞后,用低压汞灯发出波长为253.7nm的激光照射,基态汞原子被激发到高能态,当返回基态时会辐射出共振荧光,由光电倍增管测量产生的荧光强度来确定汞浓度。

参考文献

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[2]宋祖华,高蓓蕾,张迪生,马光军,谢馨,武中林,欧阳夏骏.基于EPA30B烟道气检测方法和塞曼原子吸收技术测定固定污染废气中的汞[J/OL].环境监测管理与技术:1-4[2018-01-12].

[3]岳涛,佟莉,张晓曦,王晨龙,高佳佳,丁永华,左朋莱.固定源废气中汞的检测方法探讨[J].中国环保产业,2016(01):26-29.[4]刘杰,陈敏敏.燃煤电厂烟气中汞形态及含量的采样分析方法[J].煤气与热力,2014,34(12):11-14.

文章关键词:气态汞 固定污染源 干式吸附剂法

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